在磁流变液工作过程中不可避免会产生热量,使工作温度升高并影响磁流变液相关性能。笔者从电磁、摩擦和磁热效应等方面综述了磁流变液工作过程中热量产生机理,并且阐述了工作环境温度升高后对磁流变液各组成成分、黏度和剪切应力等主要特性的影响。温度的升高不仅会使磁流变液各成分发生相应变化,也会使黏度和剪切应力减小,导致磁流变液性能降低甚至发生不可逆变性。因此笔者认为:为了有效延长磁流变液使用寿命,一方面可以优化磁流变液配方,配制出具有良好温度适应能力的磁流变液,另一方面可以通过建立包含温度参数的剪切屈服应力模型来预测磁流变液性能随温度变化情况,从而更加精确控制磁流变液工作温度;当温度大幅上升不可避免时,应及时采取冷却措施。

进入新世纪智能材料发展迅速,其中智能材料领域研究最为活跃的当属磁流变液。它一般由磁性颗粒、基液、添加剂组成。当磁流变液外部存在磁场时,其会呈现从低粘度的牛顿流体到高粘度的宾汉流体的转变。磁流变液具有转换耗能低、易于控制且响应迅速的特点,被广泛应用于离合器、阻尼器和传感器等领域。本文详细介绍了磁流变液智能材料的制备、作用机理和应用领域等方面的研究进展。

针对高转矩磁流变液装置结构复杂及使用场景受限等问题,提出了一种电磁挤压的多盘式磁流变液传动方法,利用励磁线圈通电后产生的电磁力对磁流变液进行挤压,使其在传递高转矩的同时,装置的结构更加简单紧凑。利用Maxwell和Abaqus对装置进行了磁场及结构场有限元分析,计算得到了不同输入电流下磁流变液的剪切屈服应力、电磁力以及各工作间隙内磁流变液所受挤压应力;分析了磁流变液在受到挤压强化后的剪切屈服应力,并计算得出装置所能传递的转矩。对比实验表明:利用电磁挤压,磁流变液的传动性能显著增强,在3 A输入电流、7 241.4 N电磁力时,相较于未挤压状态,装置传递转矩提升了约78.6%。

针对圆筒式磁流变传动装置中传力介质磁流变液受压强差、工作间隙、黏度等因素作用进而影响递转矩的问题,根据能量守恒方程和壁面滑移系数建立流速模型。基于FLUENT软件对流速进行模拟仿真,研究了不同工作间隙对流速分布规律的影响,分析了黏度与剪切应力的关系。研究表明,工作间隙与流速分布有关,对流速大小及剪切应力影响不大,磁流变液黏度会影响挤压作用产生的效果,转速越大,传递力矩越大,在工作间隙3mm时传递的力矩最大。

由于磁流变液存在颗粒自磨损以及颗粒与磁流变制动器工作壁面的摩擦问题,会影响电梯磁流变制动器的制动效果,因此对磁流变液的摩擦学性能进行分析非常关键。通过以石墨、油脂作为添加剂,制备4种硅油基磁流变液。利用四球摩擦试验机模拟磁流变液在电梯传动装置中的运行工况,记录摩擦系数的变化,并用影像显微镜观察和测量磨斑大小。通过流变仪测量磁流变液在摩擦实验前后流变性能的变化,分析磁流变液在装置中的摩擦磨损对其性能的影响。结果表明:添加剂在一定程度上对磁流变液具有减摩作用,摩擦后的流变性能均有所增大;所配制的编号3磁流变液具有低零场黏度、高磁致剪切应力、较好的稳定性,是适用于曳引电梯磁流变制动器中的磁流变液。

磁流变液是一种由微米级或纳米级可磁化颗粒均匀分散在特定基载液中制备而成的智能材料。磁流变液主要由磁性颗粒、基载液、添加剂组成。磁流变液在外部磁场下具有良好的可控性和减震性,被广泛应用于磁流变液减震器、磁流变液阻尼器等领域中。本文主要介绍磁流变液组成部分、特性及研究进展。

为了提高静压轴承的承载能力和回转精度,提出一种基于磁流变液(Magnetorheological Fluid, MRF)润滑的静压轴承。对磁流变液静压轴承进行结构设计,并对其承载力和油膜刚度进行了计算;通过Maxwell仿真分析不同轴承材料、不同电流对静压轴承性能的影响规律;采用CFX流体仿真分析不同间隙对静压轴承承载力的影响。通过仿真分析,选择磁感应强度最大的铸铁作为轴承材料,以适应更大的负载变化,选择半径间隙为20μm以增大承载能力。通过ANSYS流固耦合仿真,验证设计的磁流变液静压轴承的优越性,相比普通静压轴承其承载力提高了11.6%,回转精度提高了17.4%。

20世纪90年代,科学家发现了一种智能材料——磁流变液:在不通磁场时,铁磁颗粒随机悬浮在特定的油液中,呈现低黏度牛顿流体状态;一旦通磁,铁磁颗粒瞬间被磁化成磁偶极子,首尾相连成为柱状结构,其黏度瞬间升高几十倍,呈现非牛顿流体状态,剪切应力大大增强,即可达到吸能减振的效果,磁场撤销后流体恢复原状.利用这一特性可为制造新型飞机起落架的阻尼器提供理论支撑.根据数学建模技能表明,该运动过程能应用守恒律的数学思想和精细的微积分推导建立起偏微分方程组模型.因此,该偏微分方程组的建立及其稳定性问题、自由边界问题和边界层问题等基础理论问题的解决,就构成了新型飞机起落架的阻尼器制造的核心技术,这让我们深刻领会到习近平总书记在中央政治局第三次集体学习时所强调的“切实加强基础研究,夯实科技自立自强根基”的重要意...

为满足光束定向器方位轴内气体的密封要求,设计一种外筒分离式的磁流变液密封结构,主要由磁流变液、极靴、永磁体、外筒和内筒组成。利用Maxwell建立该密封结构的简化模型,仿真分析密封结构的磁感应强度及其分布情况。分析磁流变液密封结构中极齿形状对耐压值的影响,得出在密封间隙为0.12~0.22 mm时,单侧倒角齿形的磁流变液密封性能更好。采用正交试验法对密封间隙、齿宽、齿高、槽宽和单侧倒角等齿形参数进行优化,正交试验结果表明:密封间隙对磁流变液密封耐压值影响最大,其次是极齿宽度,槽宽、倒角角度和齿高对耐压值的影响较小。最终得到一组最优参数,优化后的磁流变液密封的密封性能提高了199.4%。

首次提出了将磁流变液用于车辆动力液压悬置以降低车辆的振动和噪声 并给出了被动式磁流变液液压悬置的结构 提出了其力学模型 .实验研究表明 该悬置的动特性如动刚度、损失角随激振频率变化明显 ;磁流变液作为一种引人注目的可控液体 很适合用于液压悬置 .同时指出 要充分发挥磁流变液的潜力 必须开发半主动、主动控制的磁流变液液压悬置